[發明專利]摻雜碳材料、鉑碳催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011151997.2
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN114477123B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 榮峻峰;趙紅;顧賢睿;彭茜;張家康;王厚朋;謝南宏;張云閣
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/92;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鉑碳催化劑，包括碳載體和負載于其上的鉑金屬，其特征在于，?該碳載體由以下方法制得：（1）將在水溶液中浸漬了磷源和硼源后的導電炭黑干燥，置于管式爐中，在惰性氣體中，以?3℃/min～7℃/min?的速率，將管式爐升溫至?450℃～700℃，然后恒溫處理0.5h～10h，得到中間產品；（2）將中間產品與硫粉混合，再置于管式爐中，在惰性氣體中，以3℃/min～7℃/min?的速率，將管式爐升溫至400℃～700℃，然后恒溫處理?0.5h～10h，得到所述的碳載體；所述導電炭黑與硫粉的質量比為8：1～4：1；所述的磷源為磷酸、磷酸鹽、焦磷酸鹽、多聚磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽、亞磷酸鹽和次磷酸鹽中一種或幾種，磷源的質量以其所含磷的質量計，所述導電炭黑與磷源的質量比為2000：1～20：1；硼源為硼酸和硼酸鹽中的一種或幾種；硼源的質量以其所含硼的質量計，所述導電炭黑與硼源的質量比為?2000：1～20：1；所述的碳載體不含除硫、磷和硼外的其他摻雜元素，所述摻雜元素為氮、磷、硼、硫、氟、氯、溴和碘；

所述碳載體的XPS?分析的S_2P譜峰中，噻吩型硫的特征峰面積與?168±1ev?處的特征峰面積之比大于4；所述碳載體的P_2P?譜峰中，在134.5ev～136.5ev?之間有兩個特征峰，且在125ev～145ev?之間沒有其他的特征峰；所述碳載體的?XPS?分析的?B_1s?譜峰中，在?190ev～195ev之間有四個特征峰，且在?185ev～200ev?之間沒有其他的特征峰；

所述的鉑碳催化劑中，以催化劑的質量為基準，鉑的質量分數為40%～70%。

2.按照權利要求1?所述的鉑碳催化劑，其特征在于，所述導電炭黑為?EC-300J、EC-600JD、ECP-600JD、VXC72、Black?pearls?2000、PRINTEX?XE2-B、PRINTEX?L6?或?HIBLAXK40B2。

3.權利要求1所述的鉑碳催化劑的制備方法，包括：（1）權利要求1中所述的制造碳載體的步驟；（2）用（1）中所得的碳載體負載鉑的步驟。

4.按照權利要求3所述的鉑碳催化劑的制備方法，其特征在于，所述負載鉑的步驟（2）包括：

（a）將（1）中得到的碳載體與鉑前驅體分散在水相中，調節pH為8～12；

（b）加入還原劑進行還原；

（c）分離出固體，經后處理得到所述的鉑碳催化劑。

5.按照權利要求4所述的鉑碳催化劑的制備方法，其特征在于，（a）中，所述鉑前驅體為氯鉑酸、氯鉑酸鉀或氯鉑酸鈉；所述鉑前驅體的濃度0.5mol/L～5mol/L。

6.按照權利要求4所述的鉑碳催化劑的制備方法，其特征在于，（b）中，所述還原劑為檸檬酸、抗壞血酸、甲醛、甲酸、乙二醇、檸檬酸鈉、水合肼、硼氫化鈉或丙三醇中的一種或幾種；所述還原劑與鉑的摩爾比為?2～100；還原溫度為?60℃～90℃；還原時間為?4h～15h。

7.一種氫燃料電池，其特征在于，所述氫燃料電池的陽極和/或陰極中，?使用了權利要求?1～2中任一所述的鉑碳催化劑。